JP2016109581A - Sensor module and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力センサーなどのセンサーチップを備えたセンサーモジュールおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a sensor module including a sensor chip such as a pressure sensor and a method for manufacturing the same.
特許文献1と特許文献2には、圧力センサーを搭載したセンサーモジュールに関する発明が記載されている。
特許文献1に記載されているセンサーモジュールは、エポキシ樹脂によるモールド体に、リードフレームの一部と共にICチップとコンデンサならびに抵抗が埋設されている。モジュール体に凹状キャビティが形成されており、凹状キャビティ内に圧力センサ素子が収納されて、圧力センサ素子とリードフレームとがボンディングワイヤーで接続されている。
In the sensor module described in
特許文献2の図6に記載されているセンサーモジュールは、リードフレームの裏側にICチップと複数のチップ部品が実装された状態で、樹脂成形体が成形され、リードフレームの一部が樹脂成形体に埋設されているとともに、ICチップとチップ部品が樹脂成形体に埋設されている。樹脂成形体には、リードフレームの表側にキャビティが形成されており、このキャビティ内に圧力センサーチップが収納され、圧力センサーチップとリードフレームとが、ボンディングワイヤーによって接続されている。
In the sensor module described in FIG. 6 of
特許文献1と特許文献2に記載されたセンサーモジュールは、いずれもICチップとリードフレームとがボンディングワイヤーで接続されており、このICチップがモールド体の内部に埋設されている。この構造では、モールド体を成形するときの熱および溶融樹脂の流れによって、ICチップとリードフレームとを接続するボンディングワイヤーが溶融したり切断されやすく、不良品が製造される可能性が高くなる。
In each of the sensor modules described in
また、特許文献1に記載されたものは、リードフレームの一方の面に、ICチップとコンデンサと抵抗ならびに圧力センサ素子が平面的に並べられた構造であるため、モジュールの面積が広くなり、小型化に適していない。
In addition, what is described in
特許文献2に記載されたものは、ICチップとチップ部材の実装領域と、圧力センサーチップを収納するキャビティとが厚さ方向に重ねられているため、平面方向での寸法を小さくできる。しかし、その製造工程では、図6(a)に示すように、リードフレームの裏面を上向きにしてICチップとチップ部品とをリードフレーム上に実装し、樹脂成形体を成形した後に、図6(b)に示すように、リードフレームと樹脂成形体を上下に反転させた状態で、キャビティ内に圧力センサーチップを収納しボンディングワイヤーを行うことが必要である。このように、製造工程においてリードフレームを反転させる工程設けると、製造ラインが複雑になり、製造効率も低下する。
In the device described in
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、ICチップを成形体の内部に埋設することなく、全体を小型に構成することが可能なセンサーモジュールおよびその製造方法を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sensor module and a method of manufacturing the same that can be made compact without embedding an IC chip in a molded body. Yes.
本発明は、樹脂材料で成形された成形体と、前記成形体に一部が埋設された端子板と、前記成形体の内部に実装されたセンサーチップおよびICチップを有するセンサーモジュールにおいて、
前記成形体には、第1の凹部と第2の凹部が、前記端子板に対して同じ側に形成され、前記第1の凹部に前記センサーチップが収納されて、前記第1の凹部の底部に露出する前記端子板と前記センサーチップとがボンディングワイヤーで接続され、前記第2の凹部に前記ICチップが収納されて、前記第2の凹部の底部に露出する前記端子板と前記ICチップとがボンディングワイヤーで接続されており、
前記成形体には、前記第1の凹部と前記第2の凹部の少なくとも一方を囲む壁部が形成されており、この壁部の内部にチップ部品が埋設され、このチップ部品が前記端子板に接続されていることを特徴とするものである。
The present invention is a sensor module having a molded body molded from a resin material, a terminal plate partially embedded in the molded body, a sensor chip and an IC chip mounted inside the molded body,
In the molded body, a first concave portion and a second concave portion are formed on the same side with respect to the terminal plate, the sensor chip is accommodated in the first concave portion, and a bottom portion of the first concave portion. The terminal plate exposed to the sensor and the sensor chip are connected by a bonding wire, the IC chip is accommodated in the second recess, and the terminal plate and the IC chip exposed at the bottom of the second recess Are connected with bonding wires,
The molded body has a wall portion surrounding at least one of the first concave portion and the second concave portion, and a chip component is embedded in the wall portion, and the chip component is attached to the terminal plate. It is characterized by being connected.
本発明のセンサーモジュールは、前記第1の凹部と前記第2の凹部を区画する前記壁部内に前記チップ部品が埋設されていることが好ましい。 In the sensor module of the present invention, it is preferable that the chip component is embedded in the wall portion that divides the first recess and the second recess.
本発明のセンサーモジュールは、前記第1の凹部と前記第2の凹部に、封止樹脂が充填されているものとして構成される。 The sensor module of the present invention is configured such that the first recess and the second recess are filled with a sealing resin.
さらに、本発明は、樹脂材料で成形された成形体と、前記成形体に一部が埋設された端子板と、前記成形体の内部に実装されたセンサーチップおよびICチップを有するセンサーモジュールの製造方法において、
(1)端子板にチップ部品を実装する工程と、
(2)前記端子板の一部が埋設されて前記端子板に対して同じ側に第1の凹部と第2の凹部とを有する成形体を樹脂材料によって成形し、前記第1の凹部と前記第2の凹部の少なくとも一方を囲む壁部に前記チップ部品を埋設する工程と、
(3)前記第1の凹部に前記センサーチップを収納して、前記第1の凹部の底部に露出する前記端子板と前記センサーチップとをワイヤーボンディング工程で接続し、前記第2の凹部に前記ICチップを収納して、前記第2の凹部の底部に露出する前記端子板と前記ICチップとをワイヤーボンディング工程で接続する工程と、
を有することを特徴とするものである。
Furthermore, the present invention provides a molded product molded with a resin material, a terminal plate partially embedded in the molded product, and a sensor module having a sensor chip and an IC chip mounted inside the molded product. In the method
(1) mounting a chip component on the terminal board;
(2) A molded body having a first concave portion and a second concave portion on the same side with respect to the terminal plate, in which a part of the terminal plate is embedded, is molded with a resin material, and the first concave portion and the Burying the chip component in a wall portion surrounding at least one of the second recesses;
(3) The sensor chip is housed in the first recess, the terminal plate exposed at the bottom of the first recess and the sensor chip are connected in a wire bonding step, and the second recess is Storing the IC chip and connecting the terminal plate exposed at the bottom of the second recess and the IC chip in a wire bonding step;
It is characterized by having.
本発明のセンサーモジュールの製造方法は、前記(2)の工程では、前記第1の凹部と前記第2の凹部を区画する前記壁部内に前記チップ部品を埋設することが好ましい。 In the manufacturing method of the sensor module of the present invention, in the step (2), it is preferable that the chip component is embedded in the wall portion that divides the first recess and the second recess.
また本発明のセンサーモジュールの製造方法は、前記(3)の工程の後で、前記第1の凹部と前記第2の凹部に封止樹脂を充填するものとすることが可能である。 Moreover, the manufacturing method of the sensor module of this invention can fill a sealing resin into the said 1st recessed part and the said 2nd recessed part after the process of said (3).
本発明は、樹脂材料で成形された成形体に2つの凹部が形成されて、前記凹部にセンサーチップとICチップが収納されてボンディングワイヤーで端子板と接続されるため、成形体の成形工程でボンディングワイヤーが溶融したり切断されることがない。しかもチップ部品が壁部の内部に埋設されるため、チップ部品の半田付け工程などが、センサーチップとICチップのワイヤーボンディング工程に影響を与えることがない。 In the present invention, two concave portions are formed in a molded body formed of a resin material, and a sensor chip and an IC chip are accommodated in the concave portion and connected to a terminal plate with a bonding wire. The bonding wire is not melted or cut. In addition, since the chip component is embedded in the wall portion, the soldering process of the chip component or the like does not affect the wire bonding process of the sensor chip and the IC chip.
特に、チップ部品が、第1の凹部と第2の凹部を区画する壁部内に埋設されていると、全ての部品を効果的に配置できるようになり、モジュールの小型化を実現できるようになる。 In particular, when the chip component is embedded in the wall section that divides the first recess and the second recess, all components can be effectively arranged, and the module can be downsized. .
図1は本発明の実施の形態のセンサーモジュール1を示している。
センサーモジュール1は、成形体2を有している。成形体2は、エポキシ樹脂などで形成されている。成形体2には、複数の端子板3と複数の端子板4の一部が埋設されている。端子板は鋼板の表面に金メッキなどが施されたものであり、または全体が銅などの低抵抗材料で形成されている。
FIG. 1 shows a
The
成形体2は、端子板3,4の一方の側において肉厚が大きく成形されており、この肉厚が大きい部分に第1の凹部5と第2の凹部6が形成されている。第1の凹部5と第2の凹部6は同じ方向(上方)に向けて開口している。図1に示すように、成形体2には、第1の凹部5の側部を囲む第1の側方壁部2aと、第2の凹部6の側部を囲む第2の側方壁部2b、および第1の凹部5と第2の凹部6を区画する境界壁部2cとが一体に形成されている。また、これら壁部2a,2b,2cよりも下側部分に端子支持部2d,2eが一体に形成されている。
The molded
4枚の端子板3は、主に端子支持部2dに埋設されており、先部3aの表面が第1の凹部5の底部に露出し、基部が端子支持部2dから外部へ突出して接続片3bとなっている。3枚の端子板4は、先部4aの表面が第1の凹部5の底部に露出し、中間部4bが第2の凹部6の底部に露出し、基部が端子支持部2eから外部へ突出して接続片4cとなっている。
The four
前記境界壁部2cの内部にチップ部品11,11が埋設されている。チップ部品11,11は固定抵抗器やコンデンサあるいはインダクタなどである。チップ部品11,11の電極部は、隣り合う端子板3に半田付けされて固定されている。または導電性接着剤を介して導通状態で固定されている。このチップ部品11,11は、成形体2を形成している樹脂材料の内部に埋め込まれている。
第1の凹部5内に圧力センサーチップ12が収納されている。圧力センサーチップ12は、ダイボンディング工程によって、第1の凹部5の底部に接着剤を介して固定されている。さらにワイヤーボンディング工程に移行し、圧力センサーチップ12の電極部と、各端子板3の先部3aならびに各端子板4の先部とが、ボンディングワイヤー13によって接続されている。
A
第2の凹部6内にICチップ14が収納されている。ICチップ14は、ダイボンディング工程によって、第2の凹部6の底部に接着剤を介して固定されている。さらにワイヤーボンディング工程に移行し、ICチップ14の電極部と、各端子板4の先部中間部4bとが、ボンディングワイヤー15によって接続されている。ICチップ14内の集積回路はASICであり、圧力センサーチップ12からの検知信号に基づいて圧力値が算出される。
An
図1(B)に示すように、第1の凹部5内に封入樹脂18が充填されて、圧力センサーチップ12とボンディングワイヤー13とが封入樹脂18で保護される。封入樹脂18は、シリコーン樹脂などのように軟質であり、外部の圧力変化を圧力センサーチップ12に伝達できる樹脂材料で形成されている。
As shown in FIG. 1B, the
第2の凹部6内にも封入樹脂19が充填されて、ICチップ14とボンディングワイヤー15が保護される。この封入樹脂19はエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が使用され、液体の状態で第2の凹部6に充填され、硬化後は、前記封入樹脂18よりも硬質となる。熱硬化性の樹脂は、硬化前の状態で粘度が低いため、第2の凹部6の内部に注入されるときにボンディングワイヤー15を切断することがない。
The encapsulating
次に、前記センサーモジュール1の製造方法を説明する。
図2に示す製造工程では、端子板3,4を形成するための金属フープ材20が図示右方向へ送られる。金属フープ材20は間欠送りされ、停止時に以下の各工程での製造作業が行われる。
Next, a method for manufacturing the
In the manufacturing process shown in FIG. 2, the
図2に示すように、製造作業は、端子打ち抜き工程I、チップ部品のマウント工程II、チップ部品固定工程III,射出成型工程IV、製品打ち抜き工程Vであり、これらの工程を経てセンサーモジュール1が製造される。
As shown in FIG. 2, the manufacturing operations are a terminal punching process I, a chip component mounting process II, a chip part fixing process III, an injection molding process IV, and a product punching process V. Through these processes, the
図2に示す製造工程では、金属フープ材20が、端子打ち抜き工程Iから製品打ち抜き工程Vまで連続して送り込まれる。これに対し、図3に示す製造工程では、端子打ち抜き工程Iを経た金属フープ材20が巻き取られる。巻き取られた金属フープ材20は、チップ部品のマウント工程IIとチップ部品固定工程IIIに送られ、ここでも金属フープ材20が巻き取られる。そして、金属フープ材20が最終工程へ送られ、射出成型工程IVと製品打ち抜き工程Vを経て、センサーモジュール1が完成する。
In the manufacturing process shown in FIG. 2, the
図4に示すように、金属フープ材20には、一定ピッチの送り穴21が形成されて図示右方向へ間欠的に送られる。端子打ち抜き工程Iでは、一旦停止した金属フープ材20が、打ち抜き金型で上下から打ち抜かれ、端子部3と端子部4が形成される。
As shown in FIG. 4, feed holes 21 with a constant pitch are formed in the
図2に示すように、マウント工程IIにはマウント装置22が設けられており、右方向へ送られて一旦停止した金属フープ材20の端子板4上にチップ部品11,11がマウントされる(図5参照)。その後、金属フープ材20が、チップ部品固定工程IIIへ送られ、チップ部品11,11が端子板4上に固定される。
As shown in FIG. 2, a mounting
チップ部品11が半田付けで固定される場合には、マウント工程IIでは、チップ部品11がペースト半田によって端子板4上に仮止めされ、チップ部品固定工程IIIでは、金属フープ材20が加熱炉に送られ、半田が溶解してチップ部品11が端子板4に固定される。チップ部品11が導電性接着剤で固定される場合には、マウント工程IIで、チップ部品11が接着剤によって端子板4上に仮止めされ、チップ部品固定工程IIIでは、金属フープ材20が加熱炉に送られ、接着剤が加熱硬化させられる。
When the
射出成型工程IVでは、金属フープ材20に形成された端子板3,4とチップ部品が、射出成型金型のキャビティ内に位置決めされ、溶融樹脂がキャビティ内に射出されて、図6に示す成形体2が形成される。この射出成型工程IVでは、成形体2が成形される際に、境界壁部2cの内部にチップ部品11が埋設される。その後の製品打ち抜き工程Vでは、端子板3と端子板4とが切断線Cで切断される。
In the injection molding process IV, the
その後、図1に示すように、第1の凹部5の内部に圧力センサーチップ12が収納されてワイヤーボンディング工程で端子板3,4に接続され、第2の凹部6の内部にICチップ14が収納されてワイヤーボンディング工程で端子板4に接続される。さらに第1の凹部5に封入樹脂18が封入され、第2の凹部6に封入樹脂19が封入されて、個々のセンサーモジュール1が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the
上記工程で製造された図1に示すセンサーモジュールは、圧力センサーモジュールとして使用され、例えば内燃機関の吸気圧などが封入樹脂18を介して圧力センサーチップ12に与えられ、その圧力が検知される。圧力センサーチップ12の検知信号は、ICチップ14内のASICによって処理されて、圧力値が算出される。
The sensor module shown in FIG. 1 manufactured in the above process is used as a pressure sensor module. For example, an intake pressure of an internal combustion engine or the like is applied to the
図1に示す実施の形態では、チップ部品11,11が境界壁部2cの内部に埋設されているが、チップ部品11,11が埋設されるさらに好ましい箇所として、図1において破線で囲む(i)部と(ii)部を挙げることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the
(i)部と(ii)部は、第1の側方壁部2aと第2の側方壁部2bおよび境界壁部2cとの境界部である。チップ部品11,11はその少なくとも一部が(i)部と(ii)部に位置するように埋設されることが好ましく、さらに半分以上が位置し、さらには全部が位置することが好ましい。なお、この場合には端子板3,4の形状を幅広に形成するなどの変更が必要である。
(I) part and (ii) part are the boundary parts of the 1st
第1の側方壁部2aと第2の側方壁部2bおよび境界壁部2cのそれぞれを必要以上に肉厚にしなくても、(i)部と(ii)部は、比較的広い領域を確保でき、チップ部品11,11を確実に埋設することができる。第1の側方壁部2aと第2の側方壁部2bおよび境界壁部2cのそれぞれを必要以上に肉厚にしなくてもよいため、全体を小型化にしても、第1の凹部5と第2の凹部6の内容積を十分に広く確保でき、ワイヤーボンディング作業も容易に行えるようになる。
Even if each of the first
センサーモジュール1は、端子板3,4が埋設された成形体2が射出成形構成で成形された後に、第1の凹部5に圧力センサーチップ12が設置され、第2の凹部6にICチップ14が収納されて、それぞれがボンディングワイヤー13,15を介して端子板に接続されるため、成形体2を成形するときの溶融樹脂の熱や流れによって、ボンディングワイヤー13,15が溶けたり破断することがない。また、チップ部品11は、成形体2が成形される前に、端子板4に接続された状態で成形体2の内部に埋設されているため、チップ部品11を固定している半田や導電性接着剤が、端子板3,4のボンディングワイヤー13,15の接続部に流れ出るなどの不都合を防止できる。
In the
このセンサーモジュール1は、第1の凹部5と第2の凹部6が上向きに開口されて設けられており、その内部に圧力センサーチップ12とICチップ14とが収納されているが、第1の凹部5と第2の凹部6の少なくとも一方を囲む壁部内にチップ部品11を埋設することによって、チップ部品11を実装する専用の領域を設定する必要がなくなるため、全体を小型に構成しやすくなる。特に、第1の凹部5と第2の凹部6とを区画する境界壁部2c内にチップ部品11を埋設させることによって、チップ部品11をスペース効率良く実装することが可能になる。
The
1 センサーモジュール
2 成形体
2c 境界壁部
3,4 端子板
5 第1の凹部
6 第2の凹部
11 チップ部品
12 圧力センサーチップ
14 ICチップ
13,15 ボンディングワイヤー
18,19 封入樹脂
20 フープ材
I 端子打ち抜き工程
II マウント工程
III チップ部品固定工程
IV 射出成形工程
V 製品打ち抜き工程
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記成形体には、第1の凹部と第2の凹部が、前記端子板に対して同じ側に形成され、前記第1の凹部に前記センサーチップが収納されて、前記第1の凹部の底部に露出する前記端子板と前記センサーチップとがボンディングワイヤーで接続され、前記第2の凹部に前記ICチップが収納されて、前記第2の凹部の底部に露出する前記端子板と前記ICチップとがボンディングワイヤーで接続されており、
前記成形体には、前記第1の凹部と前記第2の凹部の少なくとも一方を囲む壁部が形成されており、この壁部の内部にチップ部品が埋設され、このチップ部品が前記端子板に接続されていることを特徴とするセンサーモジュール。 In a sensor module having a molded body molded with a resin material, a terminal plate partially embedded in the molded body, and a sensor chip and an IC chip mounted inside the molded body,
In the molded body, a first concave portion and a second concave portion are formed on the same side with respect to the terminal plate, the sensor chip is accommodated in the first concave portion, and a bottom portion of the first concave portion. The terminal plate exposed to the sensor and the sensor chip are connected by a bonding wire, the IC chip is accommodated in the second recess, and the terminal plate and the IC chip exposed at the bottom of the second recess Are connected with bonding wires,
The molded body has a wall portion surrounding at least one of the first concave portion and the second concave portion, and a chip component is embedded in the wall portion, and the chip component is attached to the terminal plate. A sensor module characterized by being connected.
(1)端子板にチップ部品を実装する工程と、
(2)前記端子板の一部が埋設されて前記端子板に対して同じ側に第1の凹部と第2の凹部とを有する成形体を樹脂材料によって成形し、前記第1の凹部と前記第2の凹部の少なくとも一方を囲む壁部に前記チップ部品を埋設する工程と、
(3)前記第1の凹部に前記センサーチップを収納して、前記第1の凹部の底部に露出する前記端子板と前記センサーチップとをワイヤーボンディング工程で接続し、前記第2の凹部に前記ICチップを収納して、前記第2の凹部の底部に露出する前記端子板と前記ICチップとをワイヤーボンディング工程で接続する工程と、
を有することを特徴とするセンサーモジュールの製造方法。 In a method for manufacturing a sensor module having a molded body molded with a resin material, a terminal plate partially embedded in the molded body, and a sensor chip and an IC chip mounted inside the molded body,
(1) mounting a chip component on the terminal board;
(2) A molded body having a first concave portion and a second concave portion on the same side with respect to the terminal plate, in which a part of the terminal plate is embedded, is molded with a resin material, and the first concave portion and the Burying the chip component in a wall portion surrounding at least one of the second recesses;
(3) The sensor chip is housed in the first recess, the terminal plate exposed at the bottom of the first recess and the sensor chip are connected in a wire bonding step, and the second recess is Storing the IC chip and connecting the terminal plate exposed at the bottom of the second recess and the IC chip in a wire bonding step;
A method for producing a sensor module, comprising:
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